自动化专业人才培养的现状分析

四川理工学院自动化专业是历史较为悠久的本科专业，于1975年申报为化工仪表及自动化专业，1976年招生，1998年更名为自动化专业。自动化专业经历了三十几年的建设，在仪表自动化、生产过程自动化、工业自动化等专业建设的基础上发展壮大，是学校的重点建设专业，也是学校首批建设的国家级特色专业，国家自动化卓越工程师培养建设点。目前，自动化专业建设依托人工智能四川省重点实验室、四川省电子信息人才培养基地及相关实验平台，将科学研究成果融入到专业教学和改革中，经过几十年不间断努力，获省级以上教学成果近十项，成果丰富，使自动化专业的学科建设、人才培养、科学研究和社会服务得到飞速发展。四川理工学院是四川省自动化及仪器仪表学会常务理事单位，是四川省人工智能学会理事长单位，四川理工学院的自动化学科水平得到行业专家和社会的肯定。同时以“艰苦奋斗、勤奋求实、勇于吃苦、乐于奉献”的黄岭精神教育学生，为西南地区化工自动化、仪器仪表等领域培养了2000多名扎根生产一线的高级工程技术人才，泸天化、云天化、赤天化、自贡鸿鹤化工有限公司等多家大型化工公司的自动化仪表工程师一半都出自四川理工学院毕业生，为国家的经济建设做出了重要的贡献。

（一）专业培养标准

培养学生具备自动控制、自动化检测与仪表、信息处理技术、系统工程、计算机应用与网络技术等较宽广领域的工程技术基础，专业理论知识和基本技能；具备在过程控制领域的自动控制系统分析、设计、集成、营销、服务或工程项目的施工、运行、维护等工作所需的各种能力；面向行业生产一线，培养能综合应用现代科学理论和技术手段，懂技术、会管理、兼备人文精神和科学精神的高级应用型工程技术人才。

按照本标准培养的自动化专业的工学学士，可获得自动化系统工程师的基本能力训练，可获得见习自动化系统工程师技术资格，能在自动化工程及相关领域从事系统设计、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作，具有“扎根西部、服务西部、建设西部”的“西部意识”的高级工程技术人才。自动化工程型人才应具备如下能力和素质：

1技术知识和推理能力

本专业毕业生应具备以下几方面的知识和能力：

a.具有较扎实的自然科学基础，较好的人文社会科学、管理科学基础；

b.具有较强的电子工程设计、计算机、网络技术和外语应用能力；

c.系统地掌握自动控制科学与技术的基本理论、基本知识，具备自动控制系统的设计分析能力；

d.树立全面的系统观念，具备化工过程控制系统的设计安装调试能力；

e.具备化工过程控制系统的集成投运维护能力。

以能力素质模块为主线打造工程教育的知识体系结构。结合人才培养定位，以及化工行业背景优势与特色，卓越自动化工程师培养定位在化工行业应用为主的现场一线自动化系统工程师。具有从事自动化工程所需的工程科学知识、工程技术知识以及一定的人文和社会科学知识，能够使用现有技术，了解新技术。

1.1 基础科学知识

以数学、自然科学、数学和相关自然科学为基础，一般应包括数学或数值技术、计算机模拟/仿真和实验方法的应用。

1.1.1 数学类

包括线性代数、微积分、线性代数、概率和数理统计、复变函数与积分变换等不同课程。

1.1.2 自然科学类

包括物理、化学和力学、电磁学、自动化导论等课程。

1.1.3 人文和社会科学

包括大学英语、工程科学概论、工程管理与法律等课程。使学生具备较丰富的工程经济、管理、社会学、情报交流、法律、环境等人文与社会学知识；熟练掌握英语，可应用其进行与本技术相关领域的沟通和交流。

1.2 核心工程基础知识

包括电学基础类、控制理论类、计算机技术等相关学科的知识，侧重于应用工程技术知识解决实际工程问题。

1.2.1 电学基础类

电路分析、模拟电子、数字电子、电工电子实习、电子课程设计等课程。

将电学基础课程的实验、课程设计、电工电子实习整合成跨度为2~3个学期的电子系统综合设计实践课程。要求每个学生在电学基础课程的学习过程中，在教师指导下完成一个具有完整功能的实用电子系统的设计与制作。结合课程进度及内容，将电子系统进行模块化分解，每学期完成其相应模块的设计，在电学基础课结课后，完成整个系统的设计与制作。

1.2.2 控制理论类

自动控制原理、现代控制理论等课程。

要求学生系统地掌握自动控制科学与技术的基本理论、基本知识，了解本专业学科前沿和最新发展动态。

1.2.3 计算机技术

C语言程序设计、微控制器原理与接口（含汇编语言设计）、嵌入式系统、工厂电气与PLC（含梯形图程序设计和通用组态软件设计）等课程。

在基本硬件学习的基础上，以程序设计为主，语言知识为辅。以程序设计为主线，编程应用为驱动。要求学生具有较强的编程能力，真正具有使用编程和组态软件解决实际问题的能力。

1.2.4 自动化装置

检测技术与自动化装置等课程。

要求学生掌握自动化工程集成设计所需的器件、装置、系统的基本原理和应用，以及各种自动化器件、装置、系统设计的基本原则和方法，熟悉自动化工程的相关标准。

1.3 高级工程技术知识

1.3.1化工过程控制领域各学科方向性知识

要求学生掌握面向化工过程控制系统的专业方向性知识。掌握过程对象原理及常用过程量的检测与控制的基本原理，能够进行常用过程量的检测与控制零部件的选择设计、安装、调试和维护；要求学生熟悉常用过程控制技术，能够进行常用过程控制设备、零部件的选择/调试和维护；掌握集散系统DCS、可编程序控制器PLC、人机界面、电力电子技术等原理，具备初步分析、处理计算机过程控制系统的能力。

1.3.2 化工过程控制系统数字仿真

掌握化工过程计算机控制系统的建模（系统辨识）与仿真、Matlab实践、先进控制等知识。要求学生熟悉化工过程常用装置的自动控制系统数字仿真的基本技术、方法和特点，熟练使用Matlab进行过程控制系统的建模、辨识与数字仿真。

1.3.3 过程自动化系统工程设计与集成、运行与维护知识

在学习过程控制和传动系统控制的相关课程，以及计算机网络、现场总线技术等课程的基础上，要求学生对自动化系统集成有较全面的了解，具有一定的专业理论知识和较强的实践动手能力；能较熟练地完成自动化系统的软硬件集成设计、安装、调试；了解简单化工工程项目的设计原则、实施步骤；基本掌握工程设计方法，包括可行性研究、初步设计和施工设计等；掌握化工过程控制工程装备的开车、投运、操作和停车，具有设备运行维护、故障处理等能力。

2 个人职业技能和职业道德

2.1 工程推理和解决问题

2.1.1 自动化技术认识和系统表述问题

运用所学数理及自动化技术知识，对需解决的现场自动化技术问题，掌握寻找问题本质特性及系统表述方法，具备对其总体目标确定、方法评估、模型建立、试验方案与结果分析等能力。

2.1.2 自动化系统模型建立

了解自动化系统数学模型建立与定量分析的一般方法，理解自动化系统被控对象数学模型中各参数的作用，掌握定量求解与定性评估方法，理解模型的误差范围与控制手段，领会模型解析解与试验结果的分析比较方法。

2.1.3 判断和定性分析

估计量级、范围、趋势，应用实验验证一致性和误差，展示解析解的一般性。

2.1.4 带不确定性因素分析

确定自动化系统工程技术问题不确定因素产生的根源与相互影响，提取不完整和不清晰的信息，应用事件和序列的概率统计模型，分析工程成本、效益和风险并给出裕量，培养相应的分析与解决实际问题能力。

2.1.5 解决方法和建议

掌握自动化综合问题的解决方案与规律，分析解决方案的关键结果和测试数据，具备对关键结果和测试数据的分析与评估能力，分析并调整结果中的偏差，形成总结性建议，掌握阶段性技术总结报告的形成与撰写方法。

2.2 实验中探寻知识

2.2.1 建立假设

选择实验或试验中出现的需要验证的关键问题，掌握对其建立科学假设的一般途径，建立需测试验证的假设，理解科学假设在相应实验中的应用与验证方法。

2.2.2 查询印刷资料和电子文献

针对自动化系统技术问题，选择文献检索的策略，应用图书馆检索工具(在线检索、数据库、搜索引擎等)并获取信息，具备信息的整理与分类，学习与消化的能力，突出对自动化技术最新发展的理解，提取信息中的重点和创新内容，找出尚未解决的问题。

2.2.3 实验性探索

制定与完善实验方案，构建实验方案，执行实验规定，寻找复杂自动化技术问题的最优技术解决路线。对照已有模型比较实验数据。

2.3 系统思维

2.3.1 全方位思维

识别并定义一个系统、系统行为和系统单元，应用跨学科的方法，保证对系统的全方位理解，认识系统的社会、企业和技术的背景环境，识别系统与外界的交互作用和对系统行为的影响。

2.3.2 确定主次与重点

找出并区分与系统整体相关的全部因素，找出整体系统中的驱动因素。

2.3.3 解决问题时的妥协、判断和平衡

找到系统的紧张因素和用妥协方法去解决问题的方案，选择解决问题的适当办法，通过平衡各种因素以消除紧张关系，使得整体系统运行顺畅，对比描述系统在生命周期内的灵活解和最优解，评估系统过程中可以改进的地方。

2.4 个人能力和态度

2.4.1 主动性与愿意承担风险

具有良好的思想道德品质、敬岗爱业和乐于奉献的职业境界，具有较好的创新精神和一定的冒险意识。

2.4.2 执着与变通

有自信、有激情、热爱事业，强调努力和紧张工作。具备正确应对竞争、耐力、抗挫折和能力、应对挑战的意志品质。愿意并且能够独立工作，愿意与他人合作，具有较强的团队精神、协作意识。考虑和接受各种观点，能接受并正面对待批评，平衡个人生活和职业工作。

2.4.3 创造性思维

具有概念化和抽象化能力，具有综合和通用化能力，具备过程自动化、光机电一体化、计算机与信息技术等自动化工程的知识背景，针对具体自动化系统技术问题，激发创造性思维，引导学生参与科研创新活动。

2.4.4 求知欲和终身学习

自动化技术的发展日新月异，具备对新知识的好奇心及激发自身求知欲望的能力，并具有运用新知识、新方法、新手段解决实际技术问题的不懈动力；具备终身学习能力是现代工程师必须具备的关键特征之一。

2.5 职业技能和道德

2.5.1 职业技能

了解常用电子元器件的结构及其基本工作原理与应用，具备一定的电子系统综合设计能力；具备较强的自动化系统的应用软件编程能力；熟练运用控制系统仿真软件；能够进行常用传动与控制设备、零部件的选择/调试和维护，具备初步分析、处理传动系统的能力；掌握计算机过程控制系统的工作原理、设计方法与设计步骤；具备自动化系统集成的基本技能，具有常用现场总线系统的应用设计能力。

2.5.2 职业道德

具备良好的自动化工程师道德标准并勇于承担责任；具有敢于为坚持原则而承担风险的勇气，实事求是地承认合作者的工作，对工作尽职尽责；有志于学习与掌握知识，造福于社会与全人类；具有质量意识、环保观念，具有强烈的事业心、责任感与使命感。

2.5.3 主动规划个人职业

具有远大的抱负，制定并实施继续职业发展计划。针对社会发展和自动化的技术进步，具有主动调整个人职业规划的意识，了解自己所具备的职业能力范畴。

3 人际交往技能：团队协作和交流

3.1 团队工作

3.1.1 组建有效的团队

面对复杂实际现场自动化技术问题，具有组建及参与跨学科技术攻关高效团队的能力是现代工程工程师的必备素质之一。

3.1.2 团队工作运行

具有较强的团队精神、协作意识。具备团队合作所需的控制系统软件编程、计算机过程控制技术、自动化系统集成技术等自动化工程交叉学科的基本知识背景，具备较强的工程设计、安装、运行和营销工作的适应能力。

3.2 交流

3.2.1 书面交流

熟练使用各种科技文献检索工具。具备良好的科技写作素养，具有自动化工程及其相关领域的工程文件、科技报告、技术分析文件、技术合同、科技论文等的撰写能力。

3.2.2 电子及多媒体交流

能制作电子演示材料，熟悉电邮、电话留言和视频会议中的工作惯例，应用各种电子表达形式以及多媒体技术进行自动化专业技术的交流。

3.2.3 图表交流

工程图（包括图、表、文字描述等）是工程师的语言，通过工程图纸，能熟练交流自动化技术问题，具有画草图和正式图纸，制作图表，解释正式技术图纸的能力。

3.2.4 口头表达和人际交流

具备良好的口头表达能力，能在跨文化环境下使用自动化技术语言。能够对技术方案、技术报告等进行口头要义表述。

3.3 使用外语交流

熟练掌握英语，具备一定的听、说、读、写能力，能运用英语进行自动化技术领域的一般沟通和交流。能够阅读、理解技术文献资料，能够书面、口头清晰表达观点。

4 在企业与社会环境下构思、设计、实施、运行自动化系统

4.1 外部和社会背景环境

4.1.1 工程师的角色与责任

接受社会和企业对自动化工程师的职业目标要求和规范，接受自动化工程师在企业运行过程中的角色地位和职责分工。

4.1.2 历史和文化背景环境

针对人类社会的多样性，尊重历史、文学、哲学和艺术传统与语言、思想和价值观，理解企业所处的社会环境。

4.2 企业与商业环境

4.2.1 重视不同的企业文化

认同企业文化，了解企业的类型、发展阶段、战略目标、组织结构、管理模式、经营策略、运作方式、文化氛围等要素。

4.2.2 成功地在一个组织中工作

明确自动化工程师在企业内的角色和相应责任，理解社会和企业对自动化工程师的要求和规范。

4.3 系统的构思与工程化

4.3.1 设立系统目标和要求

根据要求确定设计的具体自动化工程指标，具备确定自动化产品、装置和系统的目标和要求，确定产品或系统需求的环境要求，包括电磁、温湿度、粉尘等，提出各项技术指标，进行项目规划，具备项目计划书的编制能力。

4.3.2 技术目标和技术路线的确定

针对所承担的自动化产品、装置或系统的设计任务，确定技术性能指标的实现，讨论实施和运行的合理性，通过文献查阅、资料综述、可行性研究，确定技术目标和技术路线，确保其概念、功能和体系结构符合规定的技术要求。

4.3.3 开发项目的管理

在自动化项目实施过程中，具备项目的成本、绩效和进度的控制能力，对于过程中出现的技术问题，寻求科学合理的解决办法。具备技术文件的归档、分析、总结和改进的能力。

4.4 设计

熟悉国家及行业的技术标准，了解自动化产品或系统的符号及制图标准，掌握自动化产品或系统图纸设计的基本方法与流程。

4.4.1 设计过程

掌握自动化产品或系统的设计方法和步骤，根据自动化产品或系统的总体目标要求导出每个单元或元件选择要求，分析备选设计方案并反复优化。具备自动化工程领域必需的计算、实验、测试、仿真等基本技能，熟练掌握本专业流行设计软件的应用，具备自动化产品、装置和系统的原理设计、工艺设计及相关辅助设计能力。

4.4.2 设计过程的分段与方法

一般自动化产品或系统的设计分为可行性研究、初步设计和详细设计三个阶段，包括确定技术条件、功能与控制流程设计、系统功能分解三项任务。

4.4.3 多学科设计

了解电子产品、自动化仪表、过程控制系统、机电一体化设备的最新技术进展，掌握其工作原理与应用设计方法。了解各种产品或系统的设计标准，了解各种产品或系统的设计环境，初步具备多种产品或系统的交叉学科设计能力。

4.5 实施

4.5.1 自动化产品或系统的设计实施过程

分成硬件和软件两个并行分支，设计各个模块并通过审查确认后，进行开发、编程、测试或联调。模块联调工作应在每个模块全面测试通过之后，逐个模块进行集成与测试，以利于发现问题、分析原因。

4.5.2 软硬件集成能力

在确定的技术途径下，或购买硬件系统与软件系统，只设计应用软件，或自行设计全部硬件及软件系统等途径。能确定系统结构，决定是否划分子系统、如何划分、各子系统的指标、各子系统之间的关系等，为各子系统的设计开发提供一种指令性文件，其正确性、可行性、先进性、经济性、安全性都直接决定着系统的相关性能。培养学生的集成创新能力。

4.5.3 自动化系统的调试能力

掌握自动化产品、装置或系统的软件调试、硬件调试、系统软硬件综合调试的步骤、方法，并能够及时发现问题，调整技术设计方案。

计算机过程控制系统的操作、反馈控制、逻辑控制等功能在实际生产过程中都是由应用软件来实现的，要认真分析研究厂商提供的系统软件的操作方法和各种应用功能。在掌握了厂商提供的系统软件的功能和用法之后，即可结合生产过程设计应用软件（画面组态、控制策略组态数据库组态、报表生成等）。应用软件生成后，应经过测试以及实验室模调，再进入现场安装调试。

应具有计算机过程控制系统硬件的实验室模拟调试和现场调试的能力。

应具有软硬件故障的排除能力。

4.5.4 实施过程的管理

掌握所设计自动化产品或系统的国际及国家实验室测试与认证标准，掌握其技术与安全指标的核心参数，确保所设计的产品取得相应认证合格证书。

4.6 运行

4.6.1 自动化系统运行的设计和优化

根据所学化工过程安全课程，即化工厂安全、防爆，自我防护等知识，结合企业现场实习，应具有工业现场自动化设备，特别是仪表及DCS系统维护、校验、安装、联调等理论与实际操作的能力，能够制定相应的优化操作方案。

4.6.2 自动化系统培训与操作

所设计的自动化装置或系统投运后，能够对操作人员的实施技术培训，具备培训方案的制定、培训大纲及培训资料的编写能力。对所设计的自动化产品，具备产品说明书的撰写能力。

4.6.3 运行管理

掌握企业现场自动化装置与系统的运行管理方法，具备制定相应运行管理规程的能力。具备应对危机与突发事件的初步能力，能够及时发现运行中出现的质量标准等变化，并采取恰当的行动。树立环境保护意识，具备报废自动化产品及设备的分解、回收及再生利用能力。

（二）培养模式

按照《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》的要求，以“3+1”为主要培养模式，即大学四年利用3年主要进行理论学习，1年时间到企业进行实践培养。同时，按照“分类实施，形式多样”的原则，依据自动化专业特点和学生兴趣，采用多种培养模式，主要是 “学校＋基地”模式，兼有“重点实验室＋学校”模式、“学校＋企业”订单培养模式等。所有培养模式均以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，均保证学生有一年左右的时间与企业接触，学习企业的先进技术和先进企业文化，深入开展工程实践活动，参与技术创新和工程开发，培养学生的职业精神和职业道德。

（三）课程体系重构

以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。本专业学生主要学习控制科学、自动化技术、计算机应用与网络技术的基本理论与知识，并受到良好的工程实践基本训练，具有系统设计、分析和解决实际问题及开发应用软件等方面的基本能力。

本着“宽、专结合”的方针，即将宽基础知识教学、专业知识教学和交叉知识教学有序结合的教育方法，开展我校的工程教育。具体思路：

1.实行全程导师制，即导师指导下的个性化培养模式。充分发挥导师的重要引导作用，引导学生科技创新，激发学生的创造潜能，以导师的人格魅力潜移默化地影响学生。

2.进一步推动校企合作，多元化培养受企业欢迎工程技术人员。

3.加强国内外的校际交流与合作。交流产生碰撞，创新来源于不同的思维方式、价值观等。

4.引导学生积极投身科研创新活动。

5.建立创新型实验与实习基地。

采用“3+1”的四年制本科工程型人才培养模式，3年在校学习，累计1年在企业学习实践和毕业设计。将产学研相结合的思想融入工程教育整体培养过程，通过教学、实践、科研和应用有机结合，把课程设计、毕业设计的内容与工程设计相结合，真正体现校企联合培养。在实践岗位的提供以及学生工作质量的监督、学习效果的评估等方面，在企业和学校之间建立一套系统的有机融合的运行机制。在通识教育的基础上，以能力素质模块为主线打造工程教育的知识体系结构。

自动化专业课程体系矩阵